如何防止一筆錢花兩次？_比特幣

1)昨天的文章推送以后，有許多讀者給我打賞，在此表示感謝，當然也有許多人說，看不太懂很燒腦。我會把文章寫得盡量通俗，但是如果你真想要學會，看不懂就再努力一把，嘗試還原知識本來的樣子。學習不費腦力，就是在自我欺騙。

2)昨天有位讀者@胡剛和我探討doublespending的譯法，我處理成“雙花”，讀者認為“雙重支付”會更好。第一次聽“雙花”比較容易不理解，但是經過思考我還是堅持這個方案。Spend的英文釋義如下give(money)topayforgoods,services,orsoastobenefitsomeoneorsomething。再看一下pay的釋義give(someone)moneythatisdueforworkdone,goodsreceived,oradebtincurred。Spend更多強調的是給出的這個動作，指的是從現有的資源中扣減這一語義，而pay更多的是由于服務交付實際把錢給出去。在doublespending的語境下，我個人認為，“花”，要比“支付”更好。如果一定要強調“支付”，我個人認為用“重復支付”會更貼合意思。

本系列歷史文章列表

恒生電子：聯盟鏈的創新空間應集中在如何更好地服務中小和小微企業方面:金色財經報道，6月23日，恒生電子區塊鏈發展部運營經理林晗做客金色財經舉辦的“聯盟鏈-創新場景應用的偶然與必然”為主題的金色沙龍第64期活動。林晗表示中國的區塊鏈研究和專利成果，從一開始就比較集中在區塊鏈技術的應用和落地，也就是產業區塊鏈方面。現階段聯盟鏈適用于與具體細分產業相結合的場景，比如說產業金融領域，例如產業金融區塊鏈平臺范太鏈。聯盟鏈的創新空間應是集中如何利用區塊鏈解決小微企業的信任問題、更好提升小微企業運營效率來開展。因為區塊鏈能解決的一個核心痛點是信任問題，與本身就具有信任背書能力的大企業相比，在產業中往往是小企業才需要解決信任問題。區塊鏈作為一種劃時代意義的記賬技術，其最大的價值是應該被用來與實體產業結合，促進社會發展。[2021/6/23 0:00:23]

從零開始區塊鏈：對等網絡與電子現金是什么？——比特幣經典論文研讀(1)

3.摘要部分

論文的摘要是一篇文章提綱挈領的核心，作者通常會把最重要的點概括在摘要中。本論文摘要主要提到以下幾個方面：

美國貨幣監理署新署長：期望進一步了解銀行與加密貨幣機構如何相互作用:美國貨幣監理署（OCC）新署長Brian Brooks表示，OCC正尋求與銀行和加密貨幣機構的行業領袖進行更多的對話，期望了解如何進一步促進雙方相互作用。他表示加密貨幣機構需要銀行服務，他們需要跨銀行通道進行交易的。他期望進一步了解有關加密貨幣對銀行的需求以及銀行對加密貨幣的需求，因為他們確實想在這方面有所作為。OCC是美國財政部的主要銀行監管機構，Brooks于3月份離開Coinbase，加入OCC并擔任首席法律官。（Cointelegraph）[2020/6/5]

(1)一個純P2P的電子現金系統，可以讓收付方間，無須經過金融機構直接交易。為了解決雙花的問題，電子簽名是常用的方案，但是這樣就引入了第三方的問題。如果你讀了本系列第1篇文章，里面關于電子現金系統的的探討，鋪墊了這些基礎知識。

(2)論文提出一種利用P2P網絡解決雙花問題的方案。方案采用給交易加上時間戳再經過哈希后，放到一條鏈上；鏈由“工作量證明”通過哈希形成，如果不重做“工作量證明”，形成的記錄無法修改。

(3)由于把所有的交易都根據時間序列，經哈希保存在鏈中。最長的鏈不僅代表網絡中見證的所有事件序列，也代表這些鏈來自擁有最大CPU算力的工作證明。換句話說，把交易記錄放到鏈上，需要工作量的證明，而如果一個鏈長，那說明記錄的事件就多，需要的工作量就越大；最長的鏈，自然就有最大的算力，以及最多的事件記錄。

聲音 | 礦海學院創始人Andy：如何利用金融工具鎖定利潤是新時代礦工必須補的一門課:在今日TokenInsight對話首席第20期《比特幣挖礦，你真的懂嗎？》的直播中，針對“是否在未來會出現更加智能的豐枯水期預測工具以輔助礦工進行決策？的提問，礦海學院創始人Andy指出：枯水期來臨，電力資源減少，勢必會淘汰小算力的機器，受影響的將是這部分礦工群體。2019年四川灃水期延遲，這讓很多礦工機器停放在礦場無電可挖，如果有準確的灃枯水期預測工具，相信會為礦工提供更好的決策參考。現在大部分礦工考慮的是如何能夠找到低價合規穩定的電力資源，然后大部分礦工應該都希望比特幣的價格可以漲起來，早期礦工依靠囤幣就可以賺錢，這在幣價上漲行情下可行，可是2018年持續下行，如何利用金融工具鎖定利潤是新時代礦工必須補的一門課。[2019/9/6]

(4)只要P2P網絡的主要CPU算力不合謀對網絡發起攻擊，那正常生成的鏈速度就會比攻擊者更快。作者相信P2P網絡中的大部分節點不會出現共同合謀操控鏈的生成的情況，相信人民群眾的眼睛是雪亮的。

(5)網絡中的消息按照最大努力進行廣播，節點任意加入或者退出，并且在每次重新加入時，接受上次離開期間最長的工作量證明鏈。

聲音 | 美國商會Julie Stitzel：美國必須以不同方式思考如何將現有監管原則應用于數字資產:據Cointelegraph消息，美國商會資本市場競爭力中心副總裁Julie Stitzel表示，美國在金融部門通過和修改法律框架的歷史導致了強有力的監管結構，使市場穩定并有效管理風險。盡管數字資產市場仍處于萌芽階段，但存在著美國可能落后的風險和擔憂——錯過利用新興技術培育創新、創造就業和增長經濟的機會。作為世界上最大的經濟體，美國必須以不同的方式思考如何將現有的監管原則應用于數字資產——包括加密貨幣。對數字資產進行適當分類，并確定有權監管和監督數字資產的聯邦實體，這是為創新者提供監管清晰度的一種方式。[2019/8/5]

這里有幾個概念，哈希，工作量證明，廣播，節點加入與退出，攻擊者。先擱一邊，我們繼續正文。

4.介紹

介紹部分有以下幾個要點，先看第一段：

(1)目前互聯網的電子商務需要依靠金融機構作為可信任的第三方處理電子支付業務。這從本質上是一種基于信任的模型。什么是信任？Trust的英文釋義就是firmbeliefinthereliability,truth,orabilityofsomeoneorsomething，這里的信任模型指的就是，在網絡上的交易雙方，對于第三方機構是默認信任的。比如你要買一套二手房，在進行交易環節的時候，通常會有一個銀行托管。這個時候銀行作為第三方，與買賣雙方的關系，就是默認信任的。你也沒有什么方法去驗證一家銀行是不是可信的，你就是相信這個銀行是靠譜的。

韓國政府召開緊急會議 討論如何遏制加密貨幣投機:首爾12月13日電 韓國政府周三召集了相關部委的緊急會議，討論如何在當地投資者日益擔憂財務損失的情況下遏制加密貨幣投機。會議匯集了司法部，財政部，科學部和ICT部，金融服務委員會，韓國通信委員會，公平貿易委員會和國家稅務局的高級官員。比特幣和以太坊等加密貨幣近年來迅速普及。韓國是世界上最大的比特幣交易所之一，約有100萬人擁有最知名的數字貨幣。[2017/12/13]

(2)交易中，不可避免會出現爭議，當專門的第三方金融機構參與交易，為了調解爭議，交易完全不可逆不現實。但是為了支持交易的調解，會增加交易數據大小，也會限制小額交易。同時，如果要支持不可逆交易，會有更大的代價。這里的transactionsize，我理解指的是一次交易網絡傳輸的數據塊的大小，不是指的交易規模的大小，部分互聯網的譯作不夠準確。如果從密碼設計的角度就好理解，如果交易要支持可逆，那在網絡上交換的數據字段，必然要比不支持該功能，存儲更多的信息，從而會造成交易數據量的增大，這樣就限制了最小數據量的大小。另根據文章統計，比特幣的交易數據平均大小已經由2013年1月的450字節增長到2015年10月的600字節。

圖6：比特幣日均交易數據量大小

(3)由于支持交易可逆，對于信任的要求增加。商家需要更關切客戶，因為客戶會有各種新要求，讓商家提供更多的無關信息。交易一旦可逆，欺詐不可避免。如果使用實體貨幣，這些問題可以避免，但是如果在網絡上，沒有一個信任方，交易就無法開展。

這一段主要是以下脈絡：在網絡上交易，人與人見不到對方，那如何證明你不是一條狗？現在采用的方式是，共同相信一個第三方，說你不是狗，你就不是狗。但是在交易的過程中，如果出現爭議，就要倒回去核查你到底是不是一條狗。但是為了支持這個核查，就需要有更多的信息在交易中傳輸。這個怎么理解？你去樓下買包子。包子賣了就不退了，但是如果你要求包子鋪是支持退貨，那你下次買包子，就不能直接買了，你要登記身份證、健康證、信用保證書等信息，否則我如何知道你是在我這里買的包子呢？那本來一個簡單的交易，由于要支持交易可逆，我就要知道更多的信息，不能給錢拿到包子就走了。這樣就增加一次交易的數據量了

第二段有以下要點：

(1)之前采用的信任模型是一種“我們共同相信”的前提，但是現在電子支付需要一種基于密碼學證明而非信任。當引入了密碼學的手段，就不需要經過一個第三方建立信任，可以直接交易了。這里有一些密碼學的背景知識，在密碼學里，有一些手段是可以用來構建信任的，比如，假設你能解出某個問題的答案，我就可以信任你，不需要我去相信一個第三方。這有點像如果你能拿出清華大學的畢業證書，那我相信你的智力水平至少不低于社會平均線……

(2)采用密碼學手段構建出了不可逆的交易，可以保護商家不受欺詐，也可以構建托管機制保護買家。

(3)這篇論文提出的一種解決雙花的機制。采用的是P2P分布式的時間戳，并且給交易打上時間序列，并且通過計算的方式生成證明。在網絡中的誠實的節點擁有的CPU算力超過攻擊者節點的情況下，系統是安全的。作者在這里還是相信了群眾的力量，就是善良的人是多數的，只要是多數，系統就是安全的。那如果邪惡超過了一半以上呢？邪惡會變成新的善良。作者在論文后半部分，分析了這個問題。

第二段承接上一段，并且引出了論文要做的工作。一個是通過密碼學而非純粹信任構建的支付系統，二是講了一下密碼學的好處，三就是重復了一下摘要里面提到的要點。在一般的學術論文里面，篇幅會比這個更長一些，還會介紹一些相關的工作等。

5.交易

這一段講的是交易的問題。

(1)作者把一串電子簽名定義為電子貨幣。貨幣的轉賬按以下方式進行：幣的擁有人A如果要把錢給B，就把B公鑰以及當前所有交易的哈希值放在一塊，然后用自己的私鑰簽名。收方可以通過驗證簽名來檢查錢的歸屬。

(2)但是收方無法驗證付方雙花的問題。對于雙花的常用解決方案，就是引入一個信任的權威機構，檢查每一筆交易，防止一筆錢花兩次。在每一次交易中，付方的錢被收回，機構給收方發一筆新錢，只有來自權威機構的錢，才可以信任為沒有雙花的。這個方案的最終結局就是，電子現金系統里所有的錢都要通過這樣一個機構，這個機構其實就對應到第1篇文章里說的銀行了。

(3)要確認一筆交易是否存在，需要知道所有的交易情況。在基于權威機構的模型中，這個第三方機構，知曉電子現金系統里所有的交易。但是如果不引入這個權威機構，那就需要把所有交易公開出來，讓所有人知道。同時，還需要設計一種方法，讓所有人的獲得相同的交易歷史記錄。這樣收方就可以在交易的時候知道，這筆錢沒有在別處花過。

這一部分講了兩個問題：

第一個問題就是，在網絡上一筆錢怎么才能花出去。在現實生活中，你把鈔票給賣家，錢給出去交易就成了，但是在網絡上，你先要證明錢是你的，然后你還要證明這錢花出去后，錢歸收方了。這里采用的就是歷史交易哈希加上簽名驗證的方法。

第二個問題就是，當花了錢以后，如何防止錢花兩次？以前我們有一個權威的第三方機構來檢查系統中所有的錢是唯一消費的，但是如果你要去掉這個權威，那你就只能把這個角色替換成“讓所有人都知道”的方式來做了。

在這一部分你會看到，昨天的基礎知識雖然和比特幣沒有關系，但是比特幣在設計的時候，其實也是在相同知識框架下傳承的。

參考文獻

Blog|TradeBlock..https://tradeblock.com/blog/analysis-of-bitcoin-transaction-size-trends.

比特幣白皮書：一種點對點的電子現金系統|巴比特..http://www.8btc.com/wiki/bitcoin-a-peer-to-peer-electronic-cash-system.

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